Mechanischer 3-Bit Digital-Analog-Wandler (DAC) mit großem Stellweg

Abstract:
Dieser Beitrag stellt einen mehrstufigen und multistabilen elektromechanischen 3-Bit Digital-Analog-Wandler (DAC) zur Umsetzung hoher Stellwege vor. Das System ermöglicht eine vielstufige diskrete mechanische Verschiebung bei Eingabe eines parallelen digitalen Spannungssignals. Der elektromechanische DAC wird durch seriell verschalteter Biegebalkenaktoren umgesetzt, die bei geringer Pull-in Spannung hohe Kräfte, aber relativ kleine Verschiebungen realisieren. Die erzeugte Verschiebung wird über eine mechanische Hebel-Übersetzung vergrößert, die die eingangsseitigen Verschiebungen verstärkt. Die Fertigung der Mikrosysteme basiert auf einem sägefreien SOI-Prozess. Die Systemfunktion wird durch strukturmechanische Simulationsmodelle verifiziert. Bei der experimentellen Charakterisierung wird bei einer Schaltzeit von 0,1 ms eine maximale Auslenkung von 235 µm in 8 Schritten (3 Bit) und 75 V Steuerspannung erreicht.